平压模切机设计

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1、半自动平压模切机设计说明书 、 设计目的 通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，着手设计“半自动平压模切机”。 通过对机构的选型、设计；对机械 传动方案、机械运 动方案的 选择和评价而培养结构设计，计 算能力。熟悉一般的机械装置设计过程。 、 工作原理及工艺动作过程 半自动平压模切机是印刷，包装行 业压制纸盒、 纸箱制品的 专用设备。它可以对各种规 格的纸板、厚度在 4mm 一下的瓦楞纸板，以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、 压凹 凸。经过压痕、切线的纸板，用手工或机械沿切线除去掉边料后，沿压出的压痕可折叠成各 种纸盒、纸箱，或制成凹凸的商标。 它的工艺动作主要有两个：一是将纸

2、板走纸到位，二是 进行冲 压模切。其具体工作 动作 顺序如下： 半自动平压模切机工艺动作顺序、 运动循环图 、 机构运动 要求 从机器的工艺动作可以看出，可以把整个机构运动的运动 分成两个部分，一是 辅助运 动，它可以用于完成纸板的夹紧 ，走 纸，松开等 动作。对实现该运动的传动机构要求做间歇 运动；二是主运动，完成对纸板的 压切动作，要求装有模板的滑块做直线往复运动。其特点 是行程短，受载大。本机构要求行程是 50 毫米，最大 载荷是 ，工作速度是每小 时压制 3000 张。另外，主运动 和辅运动要相互协调。 印刷纸板 夹紧纸板 输入走纸 模切冲压 输出走纸 松开走纸 纸盒余料、 运动示意图

3、 由上述机构运动要求， 绘制如下运 动示意草图：（三） 各部件运动分析 1、 主轴的选择和转角运算 为了计算和设计方便，选择变 速箱的输出轴为运动分析主 轴，如上 图所示。由原始数据 和设计要求知，平面六杆机构的行程速比系数 K=1.3， 则极位夹角 并知该运动周期分为两部分，以 156.5（156.5=180-23.5）为界 分为 0-156.5和 156.5-360 两个过程。 2、模切机构的分析 当主轴转角为 0-156.5，下模从行程最低点开始，在平面六杆机构的带动下向上移动 至预定模切位置，进行冲压模切；当主 轴转角为 156.5-360 ，下模完成模切动作，快速急回 运动至行程最低

4、点即下一周期起点。 3、走纸机构的分析 当主轴转角为 0-156.5，特殊齿轮组（用于完成间歇运动）没有啮合运动， 链轮链条处 于静止状态；当主轴转角为 156.5-360 ，特殊 齿轮组轮齿参与啮合，带动链轮链条运动，进 行走纸运动。 4、夹紧装置的分析 当主轴转角为 0-156.5，带动夹子的凸轮走过推程， 远休止和回程使 刚性弹簧夹完成 夹纸动作；当主轴转角为 156.5-360 ，凸 轮处于近休止状态使刚性弹簧夹处于夹紧状态。 模切机构 主轴 夹紧装置 夹紧装置 走纸机构（四） 综上所述运动循环图如下： 主轴转角 0 156.5( 图示位置) 360 走纸机构 停止 运动 夹紧装置 送

5、料夹紧 输入走纸 模切机构 滑块上升（模切） 滑块下降（回程） 、 送料、模切机构的 选型 （一） 送料机构的选型 1、可选机构 机构 供选机构类型纸板的输送 双列链轮传动 皮带轮传动纸板的停歇机构 凸轮机构 特殊齿轮组纸板的固定 刚性弹簧夹 普通夹子2、选型原因： (1)对于纸板的输送构件， 选用双列链轮传动： a、相对皮带传动而言，双列链轮传动精度较高，有利于纸板的精确走纸定位； b、适合于本机构的远距离传递； c、本机构在长时间传输 、模切 时摩擦大，易 发热，而双列 链轮传动机构适合于长时间在 此恶劣环境下工作。 另外，使用皮带轮传动其易打滑，易变形，传输精度低，传递效率低。 (2)对

6、于纸板的停歇，选用特殊齿轮组：a、相对凸轮机构相比而言，特殊齿轮组制造容易，工作可靠。 b、特殊齿轮组在设计时，易实现 从动件的运动时间和静止时间的比例在较大范围内调 节，适用范围广。 c、特殊齿轮组 在工作时由于面接触且是间歇运转，因此不易磨损，使用寿命 长。 另外凸轮机构制造加工困难，易磨 损。 (3)对于纸板的固定，选用刚性弹簧夹： a、在走纸时，相对普通夹子而言，由于刚性弹簧力的作用，可以自动的将纸板夹紧，并 准确平稳的走纸； b、在夹紧和松开纸板时，运用凸 轮机构和刚性弹簧的配合使用，能准确、方便、自 动的 实现纸板的夹紧和松开动作。 另外，使用普通夹子较难实现纸 板的自动夹紧和松开

7、的工 艺动作以及平稳走纸的目的。 3、最终选型：纸板的输送选用双列 链轮传动；纸板的停歇殊 齿轮组选用特；纸板的固选 用刚性弹簧夹。 （二） 模切冲压机构的选型1、可选机构 机构 供选机构 急回机构 直动推杆凸轮机构 平面六杆曲柄滑块机构2、选型原因： a、相对凸轮机构而言，连杆机构的运动副一般均为低副，其运动副元素为面接触，压力较小，润滑好，磨损小，则承载能力较大，有利于实现增力效果。 b、连杆机构的设计、加工制造容易，经济性好，且低副一般为几何封闭，工作的可靠性 好。 c、在满足运动 要求的条件下， 连杆机构可以灵活改变各杆件的相 对长度来调节运动规 律，适用性强。 另外，凸轮机构增力效果

8、差，设计加工制造困难，适用性差。 3、 最终选型：平面六杆曲柄滑块机构。 、 机械运动方案的评定和选择 由上述运动循环图及题设要求可知， “半自动平压模切机”主要分 为三大部分：动力传动 机构；走纸机构；冲压模切机构。其中 动力传动机构又分为动 力传递机构和变速转向机构。走 纸机构分为：纸板的输送机构， 纸板的停歇机构和纸板的固定机构。冲压模切机构为急回机 构。 备选机构列表： 机构 供选机构类型纸板的输送 双列链轮传动 皮带轮传动纸板的停歇机构 凸轮机构 特殊齿轮组纸板的固定 刚性弹簧夹 普通夹子 急回机构 直动推杆凸轮机构 平面六杆曲柄滑块机构 动力传递机构 联轴器 V 形带 变速转向机构

9、 圆柱齿轮传动机构 单级蜗杆传动机构 锥-圆柱齿轮传动 机构 由上述备选机构可得 32 种备选机械运动方案，从中 选出 3 种典型可行方案如下： 方案 A：双列链轮传动- 特殊齿轮组-刚性弹簧夹- 平面六杆曲柄滑 块机构-V 形 带-圆柱齿轮传动机构 方案 B：双列链轮传动-凸轮机构-刚性弹簧夹-直动推杆凸轮机构-联轴器- 锥- -圆柱齿轮传动机构 方案 C： 皮带轮传动- 凸轮机构- 普通夹子- 直动杆凸轮机构-联轴器-单级蜗 杆传动机构 典型可行方案评定 方案 A： 1、示意图2、分析与评定 (1)机械功能的实现质量 由于 V 形带和齿轮的组合传动 ，功率损失小，机械效率高，可靠性高；平面

10、六杆曲柄滑 块机构能够承受很大的生产阻力，增力效果好，可以平稳的完成模切任务；使用刚性弹簧夹 自动的实现纸板的夹紧与松开动作，并运用特殊 齿轮组完成走 纸的间歇运动和准确的定位， 以实现与冲压模切的协调配合。 (2)机械的运动分析 在同一传动机构的带动下，特殊 齿轮和双列链轮机构共同完成走 纸的准确定位，运 动精 度高，并且能和冲压模切运动 很好的配合完成要求动作工 艺。 (3)机械动力分析 平面六杆曲柄滑块机构有良好的力学性能，在 飞轮的调节 下，能大大的降低因短 时间承 受很大生产阻力而带来的冲击震动；整个机构（特别是六杆机构和特殊齿轮组）具有很好的耐 磨性能，可以长时间安全、稳定的工作。

11、 (4)机械结构合理性 该机构各构件结构简单紧凑，尺寸 设计简单，机构重量适中。 (5)机械经济性 平面六杆曲柄滑块机构设计，加工制造 简单，使用寿命 长， 维修容易，经济成本低，虽然 特殊齿轮组设计加工难度较大，成本偏高，但与其他等效备选机构相比，其能更好的实现工 作要求，以带来更大的经济效益。 方案 B： 1、 示意图 刚性弹簧夹 2、分析与评定 (1)机械功能的实现质量 相较于方案 A 的 V 形带，联轴器的传递效率虽然高，但是减速效果差；采用直动推杆凸 轮机构难承受很大的生产阻力，不能很好的完成冲 压模切功能；运用凸 轮机构带动走纸机构 间歇运动，由于长时间工作而磨 损变形，会造成走

12、纸机构无法准确定位。 虽然能实现总体功 能要求，但实现的质量较差。 (2)机械运动分析 凸轮的长期间歇运动导致微小误差积累，从而引起走 纸定位的准确性下降，最终引起各 执行机构间的配合运动失调。 (3)机械动力分析 直动推杆凸轮机构难以承受很大的生产阻力，不便 长期在重 载条件下工作，不能很好的 满足冲压模切的力学要求；该方案中的凸轮机构（包括机构中的两个凸轮机构）耐磨性差。 (4)机械结构合理性 该机构结构简单紧凑，但由于凸 轮机构的使用，造成整体机构的尺寸很重量都较大。 (5)机械经济性 由于凸轮机构和锥圆柱齿轮的设计、加工制造 较难，用料 较 大，维修不易，故而生产和 维修经济成本均较高

13、。 方案 C： 1、示意图 2、分析与评定 (1) 机械功能的实现质量 相对于方案 B，皮带传送很难实现走纸的准确定位；普通夹子不便于纸板的自动化夹紧 和松开，需要相应辅助手段较 多；采用蜗杆减速器， 结构紧 凑，环境适应好，但传动效率低， 不适宜于连续长期工作。总体上机械功能的 实现质量很差。 (2) 机械运动分析 皮带传送易磨损、打滑，走纸运动的精度低，又因很难实现准确定位与冲压模切的协调 性差。 (3) 机械动力分析 直动推杆凸轮机构难以承受很大的生产阻力，不便 长期在重 载条件下工作，不能很好的 满足冲压模切的力学要求；该方案中的凸轮机构（包括机构中的两个凸轮机构）和平带耐磨性 差。

14、(4) 机械机构合理性 该机构结构简单紧凑，但由于凸 轮机构的使用，造成整体机构的尺寸很重量都较大。 (5) 机械机构经济性 由于普通夹子的使用，降低了生 产成本，但由于其易磨 损， 维修成本大，又由于凸轮机 构和蜗杆机构的存在，经济成本 还是很大。 综上所述，从机械功能的实现质 量、机械运 动分析、机械 动力分析、机械结构合理性、机 械经济性等各方面综合考虑，方案 A 各方面性能均优，故选择其为最优方案。 、 电动机的选型 1、类型和结构形式：三相异步 笼型交流电动机，封 闭式，380V，Y 型； 2、功率： 普通夹子=5.897 kw （ -功率、 - 生产阻力、s-有效模切行程、t- 周

15、期、k-行程速比系数）（ 分别为皮带，轴承和齿轮的效率）故 kw 3、转速：( =840 分 别为皮带和减速器的传动比) 则 4、电动机方案选型 转速 r/min 传动比 方案 型号 （kw） 同步 满载 重量 N 参考价 格（元） 总 传 动 比 V 带 减速 器 1 Y160M1- 1 11 3000 2930 1170 1350 58.6 2.8 20.93 2 Y160M-4 11 1500 1460 1230 1800 29.2 2.5 11.68 3 Y160L-6 11 1000 970 1470 1600 19.4 2 9.7 综上所述 4 点，最终选型为： 满载时 型号 （kw ） 转速 r/min 电流 （380V） 效率 % 功率 因数 起动电流 额定电流 起动转矩 额定转矩 最大转矩 额定转矩 Y160M1- 1 11 2930 20.8 87.2 0.88 7.0 2.0 2.2 安装尺寸： 安装尺寸(mm) 外形尺寸(mm) 型号 A B C D E F G H K AB AC AD HD L Y160M1- 1 254 210 108 42 110 12 37 160 15 330 335 265 385 605